KR20050012131A - 냉동 절제 카테터의 말단 - Google Patents

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데이비드제이. 렌츠
매트엠. 리어단
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크라이오코르, 인코포레이티드
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Abstract

열을 전달하기 위한 시스템 및 방법은 모세관과 유체 소통으로 연결되는 공급관을 요구한다. 팁 부재는 모세관의 말단을 둘러싸도록 위치되어 냉동-챔버를 생성한다. 작동시, 액체 냉각제는 작동 압력(예를 들면, 450psia)에서 공급관으로 도입된다. 이 압력은 그후 모세관을 통과할 때 액체 냉각제에 대하여 상당히 감소된다. 이 냉각제는 액체 상태로 모세관의 말단을 탈출한다. 냉동-챔버 내측, 약 1기압보다 적은 압력에서, 냉각제는 가스 상태로 전이한다. 결과적인 냉각제는 냉동-챔버로 열을 전달시킨다.

Description

냉동 절제 카테터의 말단{DISTAL END FOR CRYOABLATION CATHETERS}
본 발명은 일반적으로 환자의 혈관계로 전진될 수 있는 중재 의료 디바이스들에 관한 것이다. 더 상세하게, 본 발명은 혈관계의 조직을 냉동 절제하는데 유용한 냉동-카테터에 관한 것이다. 특히 본 발명은, 냉각 유체가 혈관계의 수술 부위에서 액상에서 기상으로 전이하여 대략 섭씨 마이너스 84도 이하의 냉동절제 온도를 설정하는, 냉동-카테터의 구조 및 개발에 유용하지만 이에 한정되지 않는다.
환자의 혈관계로 전진될 수 있으며 상피내 진행을 위한 부위에 적절하게 위치될 수 있는 의료 디바이스들은 서로 공통적으로 몇가지 구조적인 요건을 갖는다. 가장 중요하게는, 디바이스들은 혈관계로 전진될 수 있도록 적절한 치수로 되어야한다. 이는 디바이스들이 길고 가늘 것을 요구한다. 또한 디바이스들은 조종가능하며, 생체 친화적이고 유연해야하며 그리고 혈관계에 사용중 그 무결성을 유지하도록 충분한 구조적 세기를 구비해야 한다. 이 모든것을 명심하며, 중재 디바이스는 또한 그 의도된 기능을 충분히 실행할 수 있어야 한다.
최근에는, 조직의 냉동 절재에 수반하는 의료 시술들에 실질적인 관심이 있어왔다. 일반적으로, 그러한 시술들은 특히 식별된 조직을 냉동 마취시키는 것이다. 조직의 냉동 절제가 특히 효과적이라고 공지된 한가지 시술은 좌심실 심방 세동의 치료에 있다. 그러나, 일반적으로 냉동 절제와 특히 이러한 시술이 섭씨 마이너스 84도 이하의 온도를 요구하는 일이 발생한다. 환자의 혈관계에 그러한 온도를 발생시키기 위해서는, 몇가지 열 전달 원리가 고려될 필요가 있다. 특히, 그러한 매우 낮은 온도가 발생되어야 하며, 이러한 온도가 냉동 절제되어야 하는 조직 부근으로 다소 제한되어야 한다.
푸리에 열 전도 법칙은, 단면적당 신체를 통하여 전달되는 열의 비율이 신체에 존재하는 온도 기울기에 비례함을 설명한다(dQ/dt=열 전달 비율). 수학적으로, 이 현상은 다음과 같이 표현된다:
여기서, λ는 물질의 열 전도도이며, "A"는 열이 전달되는 단면적이고,dT/dx는 국부적인 열 기울기이다. 냉동-카테터의 정황에서, "A"는 미리결정될 것이며 공간적 사항에 의해 제한될 것이다. 게다가, 높은 열 전도성 물질이 냉동 카테터의 제조에 사용될 수 있기 때문에(예를 들면, 구리), 냉동 절제 시술을 위한 열 전도도(λ)가 절제되는 조직의 상대적으로 낮은 전도도에 의해 효과적으로 제어된다. 따라서, 국부적인 온도 기울기 "dT/dx"가 상당히 중요한 제어 변수임이 인식될 수 있다. 특히, 수술 부위의 조직과 냉동 카테터의 냉각제간의 국부적인 온도 기울기가 가능한한 큰 것이 바람직하다. 달리 말해서, 수술 부위에 가능한한 낮은 냉동-카테터 온도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 논의된 온도 기울기 효과 이외에, 물질의 실질적인 열 전달량이 온도에 있어서 변화가 없을 수 있음이 인식될 것이다. 특히 이러한 현상은 잠열을 수반하며 유체 냉각제와 같은 물질이 상태를 변화하는 어느 곳에서든지 발생한다. 정의에 따르면, "잠열"은 물질 단위량의 상태를 온도의 변화없이 고체에서 액체로, 또는 액체에서 기체로 변화시키는데 요구되는 열이다. 유체 냉각제의 경우에, 그러한 상태 변화이전에, 유체 냉각제는 "초과 냉각제"라고 말할수 있다. 한편, 유체 냉각제가 끓기시작한 이후에는(즉, 액체에서 기체로 상태 변화), 가스 냉각제는 "제한된 냉각제"이다. 냉동-카테터가 관련있는한, 낮은 수술 온도에 대한 요건으로 인하여, 잠열의 전달중 부가적인 냉각 잠재력을 획득하는 것이 바람직하다. 달리 말해서, 냉동 절제를 위해 사용될 때까지 냉각제가 그 액체 상태(즉, "초과 냉각제")로 있는것이 바람직하다.
이러한 점에서, 시스템을 통과하는 동안 유체 냉각제를 액체 상태로 유지시킴으로써 획득되는 상당한 이익이 있음에 또한 유의한다. 특히, 이러한 이익은 액체 냉각제로 비말 동반된 어떠한 물도 냉각제가 액체로 남아있는 한 시스템을 막히게 할 수 있는 결빙 또는 얼음을 형성하는 것을 방지한다는 사실로부터 이뤄진다. 이는 특히 냉각제가 작거나 또는 협소한 오리피스를 통과하는 것을 시스템이 요구하는 언제든지 중요한 고려사항이다.
상기 논의된 것처럼, 냉동 절제 시스템의 작동을 위해, 매우 낮은 온도(즉, -84℃)를 발생시킬 수 있는 유체 냉각제를 선택하는 것이 필요하다. 그러나, 시스템에서의 그 사용이전에, 유체 냉각제는 통상적으로 매우 높은 압력(즉, 약 700psia)하의 용기에 저장된다. 한편, 냉동-카테터에 사용될 때, 냉각제에 대한 압력은 약 1대기압으로 단계를 감소시키는 것이 필요하다. 냉동 효과 이외에, 중요한 고려사항은 안전상의 이유로 정상 혈압이하 레벨로 압력이 감소된다는 것이다.
유체에 대한 압력을 감소시키기 위해 관련 기술분야에서 몇가지 공지된 방식이 있지만, 냉동-카테터에서 이러한 압력 감소를 달성하기 위한 편리한 방식은 유체 냉각제를 모세관으로 통과시키는 것이다. 길고, 직선이며, 균일한 파이프로 고려될 수 있는 모세관에 대해, "다아시 방정식(Darcy equation)"이 적용가능하다. 다아시 방정식에 따르면, 파이프(관)의 길이를 따라 압력 하락(즉, 높이압 손실("hl"))이 다음과 같이 수학적으로 표현될 수 있다:
hl=f(l/d)(V2/2g)
상기 표현에서: "f"는 마찰 계수, "l"은 관의 길이, "d"는 관의 직경, "V"는관을 통과하는 유체 속도, 및 "g"는 중력 가속도이다.
다아시 방정식으로부터, 높이압 손실(hl)이 비율 "l/d"에 비례함에 유의한다. 이는 높이압 손실이 파이프(관)의 종횡 비율("d/l")에 반비례하다고 말하는 것과 동일하다. 어떻게 보는야에 관계없이, 관의 전체 길이에 따른 압력 하락은 관의 내부 직경 "d"을 감소시킴으로써 또는 관의 길이 "l"을 증가시킴으로써 증가할 것이다. 어떠한 경우든지, 유체 냉각제에 대한 압력을 감소시키기 위한 목적으로 냉동-카테터에 사용되는 관의 치수는 유체가 관을 통과할 때 "초과 냉각제"(즉, 액체 상태) 이도록 선택되어야 한다. 경험적 결과는 그러한 관에 대한 가장 효과적인 치수를 결정하는데 도움이 될 수 있다.
상기의 견지에서, 본 발명의 목적은, 유체에 대한 최종 압력이 대략 1기압 이하일 때, 400psia보다 더 큰 유체에 대한 압력 하락중에 유체 냉각제를 액체 상태로 유지시키는 열 전달 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 냉각제가 상대적으로 작은 오리피스를 통과할 때 시스템에 결빙 또는 얼음 형성을 효과적으로 회피시키는 열 전달 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 온도를 대략 섭씨 마이너스 84도 만큼 낮게할 수 있는, 환자의 혈관계에 안전하게 도입될 수 있는 열 전달 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 제조하기에 상대적으로 용이하며, 사용하기에 간편하고 비교적 비용이 저렴한 열 전달 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 냉동-카테터(즉, 열전달 시스템)는 모세관의 근단과 유체 소통으로 연결되는 말단을 구비하는 중공 공급관을 포함한다. 게다가, 팁 부재는 모세관의 말단을 둘러싸도록 위치되어 냉동-카테터의 말단에 위치되는 냉동-챔버를 생성한다.
상기 언급된 유체 냉각체의 소스는 공급관의 근단과 유체 소통으로 연결된다. 바람직하게는, 유체 냉각제는 일산화질소(N2O)이며, 통상적으로 350psia와 500psia(350-500psia)의 범위인 동작 압력 "pw"에서 공급관으로 도입된다. 그후 유체 냉각제는 순차적으로 공급관과 모세관을 통과한다. 중요하게는, 유체 냉각제가 모세관의 말단에서 배출할 때에, 여전히 액체 상태이다. 공급관과 모세관의 치수 뿐만 아니라 유체 냉각제에 대한 작동 압력 "pw"은 특히 이러한 목적을 위해 선택된다.
본 발명의 구조를 위해, 공급관은 길이 "ls"와 직경 "ds"를 갖는 루멘으로 형성된다. 게다가, 모세관은 길이 "l"과 직경 "d"를 갖는 루멘으로 형성된다. 특히, 모세관 루멘의 직경 "d"는 공급관 루멘의 직경 "ds" 보다 적다. 본 발명을 위해 특히 의도된 것으로서, 유체 냉각제는 공급관을 통과하는 동안 겪는 것 보다도 모세관을 통과하는 동안 더 커다란 저항과 더 큰 압력 하락을 겪는다. 상세하게는, 공급관이 약 0.1 또는 0.05의 종횡 비율 "ds/ls"을 가질 때, 모세관은 바람직하게 0.0008 내지 0.0017 범위의 종횡 비율 "d/l"을 가질 것이다. 모세관에 대한 종횡비율을 계산할 때, 길이 "l"은 바람직하게 대략 4½인치 내지 10인치(4.5in - 10in.) 범위이며, 모세관의 직경 "d"는 약 0.008인치 내지 0.010 인치이다.
상기 지시된 것처럼, 본 발명의 작동을 위해, 공급관의 근단에서 유체 냉각제에 대한 작용 압력 "pw"는 바람직하게 350psia 내지 500psia(350-500psia) 범위이다. 한편, 유체 냉각제에 대한 팁 압력 "pt"은 모세관의 말단을 통과하고 냉동-챔버에 들어갈 때 약 1기압보다 적은 것이 바람직하다. 이러한 환경내에서, 유체 냉각제가 냉동-챔버에서 가스 상태로 전이한 후에는, 약 섭씨 마이너스 84도 이하의 팁 온도 "pt"(pt< -84℃)를 야기한다.
본 발명의 신규 특성 뿐만 아니라 발명 자체, 그 구조 및 그 작동은 유사한 문자들이 유사한 부분들을 인용하는 첨부 설명과 관련된 첨부 도면으로부터 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 채용하는 시스템의 개략도이다;
도 2는 도 1의 라인 2-2을 따라 취하여진 냉동-카테터의 말단 부분의 단면도이다;
도 3은 본 발명의 작동중 듀티 사이클동안의 압력 대 온도 그래프이다;
도 4는 유체 냉각제에 대한 작동 압력(pw)의 함수로서 냉동-카테터의 팁 온도(Tt) 변화의 예시적인 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 시스템이 나타나 있으며 일반적으로 10으로 지정되어 있다. 상세하게, 상기 시스템(10)은 콘솔(14)에 연결되며 상기 콘솔(14) 내측에 장착되는 한쌍의 유체 냉각제 소스(16a와 16b)와 유체 소통으로 연결되는 냉동-카테터(12)를 포함하는 것으로 나타나 있다. 그러나, 도 1에 나타난 상기 소스(16a와 16b)는 예시일 뿐이다. 본 발명을 위해 계획된 것으로서, 상기 냉각제 소스(16a와 16b)는 상대적으로 높은 압력(예를 들면, 700psia)하에서 유체를 유지하기에 적절한 관련 기술분야에 공지된 임의 유형의 압력 용기이다. 본 발명의목적을 위해, 소스(16a와 16b)에 보유되는 유체 냉각제는 바람직하게 일산화질소(N2O)이다. 계속하여 도 1을 참조하면, 상기 유체 냉각제 소스(16a와 16b)가 프리-쿨러(pre-cooler)(18)와 유체 소통됨을 이해할 것이다. 상기 프리-쿨러(18)는 차례로 냉동-카테터(12)와 유체 소통으로 연결된다. 게다가, 순차적으로 개시하기 위해, 상기 냉동-카테터(12)는 진공원(20)에 유체 소통으로 연결된다.
상기 냉동-카테터(12)의 가장 말단에는 팁(22)이 있다. 중요하게, 상기 팁(22)은 385 및 46 Watts/°K*m의 열 전도도를 각각 갖는 구리 또는 스틸과 같은 매우 높은 열 전도도를 갖는 재료로 만들어져야 한다. 전반적으로 이를 위해, 물은 단지 0.627Watts/°K*m의 열 전도도를 갖는다.
도 2를 참조하면, 냉동-카테터(12)의 말단 부분(24) 내측에 모세관(26)이 공급관(28)에 연결되어 있음을 볼 수 있다. 바람직하게, 모세관(26)과 공급관(28)은 상대적으로 낮은 열 전도도를 갖는 폴리머 물질로 이루어진다. 게다가, 모세관(26)은 바람직하게는 공급관(28)의 길이 "ls"와 같거나, 또는 바람직하게는 이보다 더 짧은 길이 "l"를 갖는다(l≤ls). 상기 공급관(28)은 유체 냉각제가 공급관(28)을 통과할 때 상기 유체 냉각제에 대한 최소한의 압력 하락을 하도록 만들어지더라도, 이는 모세관(26)이 관련한 것은 아니다. 더 상세하게는, 그 구조적 양태에서, 모세관(26)은 그 근단(32)에서 말단(34)으로 모세관(26)의 전체 길이를 신장시키는 루멘(30)으로 형성된다. 지시된 것처럼, 상기 모세관(26)의 루멘(30)은 직경 "d"와 길이 "l"을 갖는다. 그들 서로간의 관계에 있어서, 모세관(26)에서 루멘(30)의 직경과 길이는 상기 모세관(26)의 유체 유동 특성을 효과적으로 결정하는 종횡 비율 "d/l"을 규정짓는다. 본 발명에 대해, 종횡 비율 "d/l"은 바람직하게 0.0008 내지 0.0017의 범위로, 직경 "d"는 약 0.008인치 내지 약 0.010인치의 범위에서 선택되며, 길이 "l"는 대략 4½인치 내지 대략 10인치의 범위에서 선택된다. 상기하여보면, 선택된 실시예들에 대해, 공급관(28)이 또한 길이 "l"이다. 그러나, 바람직하게는, 상기 모세관(26)이 공급관(28)보다 더 짧다.
계속하여 도 2를 참조하면, 팁(22)이 냉동-카테터(12)의 말단(36)에 부착되어 있음을 인식할 수 있다. 상세하게, 상기 팁(22)은 냉동-카테터(21)에 부착되어 모세관(26)의 말단(34) 주위에 냉동-챔버(38)를 형성한다. 구조적 중요성은 공급관(28)의 루멘(40)에서 유체 냉각제가 루멘(40)으로부터 모세관(26)의 루멘(30)을 통하여 냉동-챔버(38)로 유동할 수 있는냐이다. 일단 상기 유체가 냉동-챔버(38)에 있으면, 그후 냉동-카테터(12)로 부터 리턴 경로(42)를 통하여 진공원(20)에 의해 배출될 수 있다. 나타난 것처럼, 이러한 리턴 경로(42)는 냉동-카테터(12)와 모세관(26) 및 공급관(28)의 각각의 외측 표면의 벽(44) 사이에 설정된다. 이러한 경로를 따라 냉동-카테터(12)를 통하는 유체 유동의 열역학은 도 3을 참조하면 잘 인식될 것이다.
도 3은 일산화질소(N2O)와 같은 유체 냉각제에 대한 압력-온도 그래프와, 본 발명의 시스템(10)을 통하여 상기 냉각제가 이동하는 변수들의 관계의 일반적인 도면을 나타낸다. 특히, 도 3에 나타난 곡선(46)은 가스 상태(48)와 액체 상태(50)간의 냉각제에 대한 상 변화를 지시한다.
도 3과 도 1을 교차-참조하면, 유체 냉각제에 대한 압력 및 온도 조건들이, 상기 유체 냉각제 소스(16a와 16b)에 저장되는 것처럼, 도 3의 포인트 A에 의해 지시됨이 인식된다. 특히, 유체 냉각제는 약 700 psig의 압력하 주변온도(즉, 실온)에서 소스(16a와 16b)에 저장됨이 기대된다. 사용시, 압력 조절기(도시되지 않음)는 그후 유체 냉각제에 대한 압력을 약 400 내지 450 psia의 작동 압력("pw")으로 감소시킨다(도 3의 포인트 B 참조). 그후 프리-쿨러(18)는, 작동 압력 "pw"로 유체 냉각제를 유지하며, 유체 냉각제의 온도를 약 섭씨 -84도의 온도로 감소시킨다(도 3의 포인트 C 참조). 이러한 냉각에 따라, 상기 유체 냉각제가 액체 상태(50)로 변형됨에 유의한다. 또한, 상기 유체 냉각제가 포인트 C에서 지시된 조건하에서 공급관(28)으로 도입됨을 인식할 수 있다.
개괄하면, 유체 냉각제에 대한 조건은, 상기 유체 냉각제가 공급관(28)에서 모세관(26)으로 통과할 때, 도 3에 나타난 그래프에서 포인트 C의 값들에서 포인트 D의 값들로 변화한다. 그러나, 대다수의 이러한 변화는 모세관(26)에서 발생한다. 특히, 유체 냉각제는 모세관(26)의 근단(32)에서 루멘(30)으로 들어갈 때, 약 섭씨 -84도의 온도이다. 또한, 유체 냉각제는 약 400 내지 450 psia의 작동 압력 "pw" 하에 있다(포인트 C). 유체 냉각제가 모세관(26)을 통과함에 따라, 루멘(30)의 유체 냉각제에 대한 압력은 공급관(28)의 "pw"에서 냉동-챔버(38)의 팁 압력 "pt"으로 감소된다. 본 발명을 위해, 팁 압력 "pt"은 바람직하게 대략 1 대기압보다 적다. 따라서, 본 발명을 위해 의도된 것으로서, 약 450 psia의 압력 하락(즉, 높이압 손실 "hl")이 있게된다.
도 3에 나타난 것처럼, "pw" 에서 "pt"로 압력 감소에 따라(즉, 높이압 손실 "hl"), 유체 냉각제의 온도는 모세관(26)의 말단(34)에서 팁 온도 "tt"로 감소될 것이다(도 3의 포인트 D). 본 발명을 위해, 냉동-챔버(38)의 팁 온도 "tt"는 약 섭씨 -84도 보다 낮게된다. 중요한것은, 이러한 온도가 달성됨에 따라, 상기 유체 냉각제는 모세관(26)의 그 근단(32)(도 3의 포인트 C)에서 말단(34)(도 3의 포인트 D)으로 액체 상태로 통과한다.
상기 유체 냉각제는 모세관(26)의 말단(34)으로부터 냉동-챔버(38)로 배출됨에 따라 증발한다. 끓기 시작한 후에, 냉동-챔버(38)에서 유체 냉각제 온도의 필연적인 급상승은, 대부분에 있어서, 환자에게서 냉동절제되는 조직으로부터의 열전달에 기인한 것이다(도시되지 않음). 도 3에서, 이러한 열 전달은 팁 온도 "tt" (포인트 D)에서 일반적인 주변 온도(포인트 E)로 전이에 의해 지시된 유체 냉각제에 대한 조건의 변로 표현되어 있다. 또한 도 3은 냉동-챔버(38)에서 유체 냉각제로의 열 전달이 실질적으로는 일정한 팁 압력 "pt"에서 달성됨을 지시한다. 상기 언급된 것처럼, 이러한 팁 압력 "pt"의 설정 및 유지는 시스템(10)으로부터 유체 냉각제를 비우기위해 작동하는 진공원(20)의 작용에 의해 용이하다.
본 발명의 작동시. 진공원(20)은 냉동-챔버(38)이 팁 압력 "pt"을 약 1기압보다 적게 설정하도록 활성화된다. 그러나, 이러한 팁압력 "pt"의 정확한 값은 어느 정도까지는 변동할 수 있다. 중요하게는, "pt"는 시스템(10)으로부터 유체 냉각제를 비우고 모세관(26)에 대한 배압을 감소시키도록 설정된다.
도 4는, 모세관(26)의 근단(32) 작동 압력("pw")의 함수로서, 모세관(26)의 말단(34)에서 팁 온도("tt")의 변화도이다. 특히, 도 4에 나타난 특정 측정치는 7.35 인치의 길이 "l"과 0.008 인치의 직경 "d"(종횡 비율 "d/l"=0.0019)를 갖는 모세관(26)을 사용하여 획득되었다. 도 4에 나타난 도면은 주어진 치수를 갖는 모세관(26)에 대해 특정하지만, 이 도면은 유사한 치수의 모세관(26)에 일반적으로 나타나는 것으로서 이해될 수 있다. 어느 경우에서나, 작동 압력 "pw"(예를 들면, 450 psia)이 유체 냉각제를 액체 상태(50)(즉, "초과 냉각제")로 유지할 때, 냉각제는 모세관(26)의 루멘(30)을 통과하므로, 냉동-챔버(38)의 팁 온도 "tt"는 최소화될 것임에 유의한다. 한편, 만일 유체 냉각제가 끓게되어 루멘(30) 내측에서 가스(즉, "제한된 냉각제")가 된다면, 팁 온도 "tt"는 급격히 상승한다.
냉동절제 카테터의 개선된 말단이 본문에 나타나고 상세히 기술된 것처럼 목적들을 획득하고 본문에 진술된 이점들을 제공할 수 있지만, 발명의 바람직한 실시예의 단순한 실례이며 첨부된 청구범위에 기술된 것처럼 기타 본문에 나타난 구조 및 설계의 상세한 설명에 어떠한 제한이 있는 것이 아님이 이해된다.
상기와 같이 실시함에 따라, 유체 냉각제를 팁 부재까지 전달함으로써 카테터의 막힘 등을 방지할 수 있으며, 외부의 열을 냉동-챔버 내부로 잘 전달할 수 있다.

Claims (20)

  1. 근단과 말단을 구비하는 중공 공급관;
    그 근단이 상기 공급관의 말단과 유체 소통으로 연결되는 근단과 말단을 구비하며, 길이 "l"과 직경 "d"을 갖는 루멘으로 형성되는 모세관;
    상기 모세관의 말단을 에워싸도록 위치되어 그 사이에 냉동-챔버를 생성하는 팁 부재; 및
    상기 공급관의 근단과 유체 소통으로 연결되어 유체 냉각제를 상기 유체 냉각제의 전달을 위한 작동 압력 "pw"에서 공급관으로 도입시키며 상기 공급관을 통하여 그리고 배출용 모세관을 통하여 상기 모세관의 말단으로부터 그리고 열 전달을 위한 팁 압력 "pt"와 팁 온도 "tt"를 지닌 가스 상태로 유체 냉각제를 전이시키기 위해 실질적으로 액체 상태로 냉동-챔버로 도입시키며 상기 팁 부재를 통하여 그리고 가스성 유체 냉각제로 상기 냉동-챔버에 도입시키는 유체 냉각제의 소스;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전달 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공급관은 길이 "ls"와 직경 "ds"를 갖는 루멘으로 형성되며, 상기 모세관의 루멘 직경 "d"이 상기 직경 "ds"보다 적으며, "ls"가 상기 길이 "l"보다 적거나 같은 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 모세관에 대한 종횡 비율 "d/l"이 0.0008 내지 0.0017의 범위인 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 모세관의 길이 "l"가 대략 4½인치와 대략 10인치의 범위인 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 모세관의 직경 "d"이 0.008인치인 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 냉각제가 일산화질소(N2O)인 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 작동 압력 "pw"이 350psia와 500psia의 범위인 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 팁 압력 "pt"이 1기압 보다 적은 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 팁 온도 "tt"가 섭씨 -84도 보다 적은 것(tt<-84℃)을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 1 압력에서 유체 냉각제를 제공하기 위한 수단;
    유체 냉각제에 대한 압력을 제 1 압력에서 제 2 압력으로 감소시키기 위한 수단; 및
    냉동-챔버에서 유체 냉각제를 가스 상태로 전이를 위한 제 2 압력에서 유체 냉각제를 냉동-챔버로 도입하여 열이 냉동-챔버 외측으로부터 상기 냉동-챔버로 전달 되도록 하기 위한 수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전달 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 감소 수단은:
    근단과 말단을 구비하는 중공 공급관; 및
    그 근단이 상기 공급관의 말단과 유체 소통으로 연결되는 근단과 말단을 구비하며, 종횡 비율 "d/l"이 0.0008 내지 0.0017의 범위인 길이 "l"과 직경 "d"를 갖는 루멘으로 형성되는 모세관;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 모세관의 길이 "l"가 대략 4½인치와 대략 10인치의 범위이며 상기 모세관의 직경 "d"이 대략 0.008인치와 대략 0.010인치의 범위인 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서, 제 1 압력은 350psia와 500psia 범위의 작동 압력 "pw"이며 제 2 압력은 1기압 보다 적은 팁 압력 "pt"인 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 냉동-챔버에서 가스 상태의 냉각제는 섭씨 -84도보다 적은 팁 온도 "tt"(pt< -84℃)를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서, 유체 냉각제는 일산화질소(N2O)인 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제 1 압력에서 액체 냉각제를 제공하는 단계;
    액체 냉각제에 대한 압력을 제 1 압력에서 제 1 압력으로 감소시키는 단계; 및
    냉동-챔버에서 액체 냉각제를 가스 상태로 전이시키기 위한 제 2 압력에서 액체 냉각제를 냉동-챔버로 도입시켜 냉동-챔버 외측의 열을 냉동-챔버로 전달시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전달 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 감소 단계는:
    액체 냉각제를 중공 공급관을 통하여 근단과 말단을 구비하는 모세관으로 전진시키는 단계; 및
    0.0008 내지 0.0017 범위의 모세관에 대한 종횡 비율 "d/l"을 지닌 길이 "l"과 직경 "d"를 갖는 모세관의 루멘을 통하여 액체 냉각제가 유동하게 하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 모세관의 길이 "l"은 대략 4½인치와 대략 10인치 사이의 범위이며 상기 모세관의 직경 "d"은 대략 0.008인치와 대략 0.010인치 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 제 1 압력은 350psia와 500psia 사이의 작동 압력 "pw"이며 제 2 압력은 1기압 보다 적은 팁 압력 "pt"인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 16 항에 있어서, 액체 냉각제가 일산화질소(N2O)이며 냉동-챔버에서 가스 상태일 때 섭씨 -84도 보다 적은 팁온도 "tt"(pt< -84℃)를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
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